Appunti di Fisiologia 2

Fisiologia del linguaggio

Sensibilità somatiche

Il dolore
Nocicettori
Oppioidi endogeni
Vie del dolore
Analgesia endogena

Riflessi spinali

Riflessi spinali
Midollo spinale
Arco riflesso
Velocità della risposta
Riflesso miotatico
Fuso neuromuscolare
Cellula di Renshaw
Riflesso miotatico inverso
Organo tendineo del Golgi
Riflesso flessorio

Unità motoria

Unità motoria
Sommazione delle contrazioni
Fibre muscolari
Principio di reclutamento dell’unità motoria

Il sistema vestibolare

Visione d’insieme
Il labirinto vestibolare
Le cellule vestibolari
L’utricolo e il sacculo
I canali semicircolari
Nuclei vestibolari

Postura ed equilibrio

Postura ed equilibrio
Componenti attive
Vie discendenti del tronco dell’encefalo
Rigidità da decerebrazione
Forze stabilizzanti l’equilibrio
Piattaforma stabilometrica
Adattamento delle risposte riflesse

Locomozione

Locomozione
Controllo nervoso
Locomozione umana
Locomozione infantile
Riabilitazione

Cervelletto

Gangli della base e cervelletto
Il cervelletto
Funzioni del cervelletto
Afferenze al cervelletto
Efferenze dal cervelletto
Vestibolo cerebello
Spino cerebello
Cerebro cerebello
La corteccia cerebellare
Fibre afferenti al cervelletto
Fibre muscoidi
Fibre rampicanti
Cellule dei granuli
Cellule di Purkinje
Circuiti cerebellari di base
Vie afferenti dalle fibre muscoidi
Vie afferenti dalle fibre rampicanti

Funzioni principali di ciascuna suddivisione

Funzione generale del cervelletto
Il cervelletto nel controllo a feed-forward
Il cervelletto nel controllo a feedback
Il cervelletto nell’apprendimento motorio
Processi patologici del cervelletto
La prova di Romberg
Prova di past-pointing

Corteccia

L’organizzazione del movimento
I centri nervosi del movimento
Gerarchia nel sistema nervoso centrale
Il movimento volontario
Organizzazione della corteccia motoria
Corteccia motoria
Funzioni dei motoneuroni superiori in area motoria primaria
La direzione del movimento
Aree premotorie
Area supplementare motoria
Il movimento volontario: una questione di integrazione sensori-motoria
Osservazione d’azione

Gangli della base

Funzione dei gangli della base
Gangli della base
Connessioni afferenti ed efferenti
Connessioni afferenti: proiezioni cortico-striatali
Vie efferenti dei gangli della base
Via diretta
Via indiretta
Circuito gangli della base
Connessioni tronco dell’encefalo

Sostanza nera, pars compacta e dopamina

Riassunto fino a qui
Ruolo dei gangli della base
Ruolo della dopamina
Apprendimento striatale
Apprendimento motorio
Movimenti automatici
Movimenti “goal-directed”
Malattie dei gangli della base
Modello di disfunzione gangli della base
Sindromi ipercinetiche
Malattia di Parkinson
Cervelletto e gangli della base

Principi di fisiologia endocrina

Modalità di regolazione
Classificazione degli ormoni
Ormoni e neurotrasmettitori
Regolazione ormonale
Anse di regolazione ormonale
Feedback positivo e negativo
Secrezione circadiana degli ormoni
Asse ipotalamo-ipofisario
Adenoipofisi
Neuroipofisi
Metabolismo neonatale
Metabolismo della crescita
Attivazione del metabolismo cellulare
Aumento della termogenesi
Effetti sul muscolo cardiaco
Altri effetti
Alterazioni della tiroide

Effetti biologici dell’ormone della crescita

Metabolismo del calcio
Regolazione delle concentrazioni di calcio
Tessuto osseo
Accrescimento e allungamento osseo
Placca epifisaria
Rimodellamento osseo
Paratormone
Calcitonina
Paratormone e calcitonina
Vitamina D
Osteoporosi
Metabolismo intermedio
Ipotalamo-ipofisi-surrene
Cortisolo
Metabolismo intermedio
Glucagone
Effetti biologici del glucagone
Insulina
Diabete

Fisiologia del linguaggio - Prof. Ruggeri

La fisiologia si occupa della funzione e non della struttura, anche se ci si fa continui riferimenti. Questa immagine è una sezione sagittale mediale del nostro cervello in cui se ne distinguono le varie parti. Esiste nel nostro cervello per ogni struttura una funzione oppure il cervello è un tutt’uno?

Il primo che provò ad ipotizzare un rapporto tra struttura e funzione fu Franz Joseph Gall, a fine 1700, che ipotizzò che il cervello fosse diviso in distretti funzionali ognuno dei quali svolgeva un compito specifico. A lato vediamo la prima immagine che pubblicò per spiegare il suo pensiero. Gli emisferi sono divisi in zone che si occupavano non solo delle funzioni elementari, come il movimento o la visione, ma anche funzioni astratte, ad esempio la speranza e la gaiezza. Secondo la sua teoria il cervello agisce come i muscoli scheletrici, se bene allenato e sviluppato dava origine a protuberanze sul capo sulla base delle quali si potevano interpretare le caratteristiche della propria mente e del proprio comportamento.

L’interpretazione delle attività cerebrali sulla base delle caratteristiche del cranio della persona ha dato origine a una corrente di neuropsicologia che prese il nome di frenologia. Questa teoria fu messa alla prova una ventina di anni dopo da un gruppo di ricercatori francesi che provarono a dimostrare sul campo, attraverso studi di ablazione condotti in animali da esperimento, se potesse essere dimostrata la teoria che le varie regioni del cervello svolgessero ognuna un compito specifico. Questi ricercatori alla fine dell’esperimento conclusero che non era possibile dimostrare che togliendo un’area, che secondo Gall era destinata alla speranza, il soggetto fosse completamente integro neurologicamente ma avesse perso come unico deficit quella specifica funzione. Essi dimostrarono che le lesioni che conseguivano a determinati interventi erano più che altro rapportabili all’estensione dell’area lesionata. Quindi conclusero con una teoria opposta alla frenologia di Gall, che prese il nome di Teoria dei campi associati. Secondo questa teoria il nostro cervello agisce come un tutt’uno, quindi noi sentiamo, vediamo, corriamo, parliamo e proviamo emozioni perché ad ogni istante il nostro cervello lavora tutto insieme per generare le varie funzioni.

La prima conferma della teoria di Gall arrivò nella seconda metà del diciannovesimo secolo, intorno al 1860; queste osservazioni si riferivano ad una funzione superiore del nostro cervello che per molti neuroscienziati è la funzione superiore per eccellenza, ovvero il linguaggio. C’era un neurologo francese chiamato Pier Paul Broca che era rimasto affascinato dalla teoria di Gall e cercava degli elementi che potessero testimoniare che la teoria di Gall che voleva un rapporto stretto tra struttura e funzione fosse la teoria vera. A questo neurologo capitò di vedere un paziente, il Signor Louis Victor Leborgne, che si presentò alla visita clinica con un unico deficit, non riusciva più a parlare e a comunicare in qualsiasi modo ma aveva mantenuto tutte le altre funzioni neurologiche. Broca capì che se lui fosse stato capace di individuare la sede della lesione nel cervello del paziente, poiché aveva un deficit molto circoscritto, avrebbe potuto effettuare un collegamento tra la sede della lesione nel cervello del paziente e la funzione che il soggetto aveva perso. All’epoca non c’erano sofisticati mezzi di diagnosi, l’unico modo che il neurologo aveva per comprendere quale fosse la zona di interesse era aspettare la morte del soggetto. Il paziente morì circa quattro anni dopo e nel frattempo Broca riuscì a selezionare altri otto soggetti che avevano tutti lo stesso deficit.

Dall’esame su questi soggetti Broca ebbe da una parte una conferma sul suo pensiero iniziale, dall’altro lato una sorpresa. La conferma fu che alla perdita di una funzione così circoscritta come il linguaggio corrispondeva una lesione circoscritta del cervello, quindi non c’era una lesione ampia del cervello che avrebbe portato a deficit molto più estesi, ma una lesione ad un’area uguale per tutti questi soggetti a dimostrazione che questa era l’area responsabile del linguaggio. Questa regione lesionata corrispondeva ad un’area della corteccia frontale, al piede della terza circonvoluzione frontale, che prese il nome di area di Broca. La scoperta invece inattesa fu il fatto che questa lesione non era in entrambi gli emisferi ma solo in un lato, quello di sinistra. Questa fu la prima dimostrazione non solo che per una specifica funzione c’è una specifica regione, ma anche che i due emisferi non sono uguali funzionalmente. Da ciò deriva il suo famoso assioma: “Noi parliamo con l’emisfero di sinistra”.

Le funzioni che da allora si dimostrarono presenti solo in uno dei due emisferi furono dette lateralizzate, perché erano funzioni che avevano fatto una scelta di lato. Qualche anno dopo la scoperta di Broca, altri ricercatori cominciarono a dimostrare che dalla stimolazione di specifiche aree del cervello di animali da esperimento si producevano movimenti specifici e selettivi a seconda del punto della corteccia stimolato nell’emicorpo controlaterale.

Una decina di anni dopo, nel 1870, un ricercatore di nome Carl Wernicke, interessato al tema del rapporto struttura-funzione, ebbe l’occasione di approfondire l’argomento su pazienti che avevano subito un deficit del linguaggio. Questi pazienti però avevano un tipo di deficit del linguaggio differente dai pazienti di Broca. Wernicke osservò infatti pazienti che avevano mantenuto la capacità di parlare ma avevano perso la capacità di comprendere il linguaggio; questi soggetti parlavano, scrivevano, comunicavano ma non comprendevano il linguaggio altrui. Anche Wernicke seguì lo stesso iter che aveva seguito Broca, attese la morte dei pazienti. Scoprì che questa lesione era localizzata in un altro lobo, il lobo temporale del cervello che da allora in questa regione prese il nome di area di Wernicke.

Wernicke dimostrò che anche questa area responsabile della comprensione del linguaggio era localizzata in un solo emisfero, quello di sinistra. Elaborò una teoria su come fosse organizzata la funzione linguistica nel nostro cervello e ipotizzò che l’area di Wernicke fosse quella responsabile della recezione di informazioni uditive dalla corteccia uditiva e della trasformazione dei suoni in parole per poi comunicare il linguaggio ascoltato, attraverso il fascicolo arcuato, all’area di Broca. Noi oggi sappiamo che circa il 97% dei soggetti destrimani, in cui l’emisfero dominante è l’emisfero sinistro, i centri del linguaggio sono nell’emisfero di sinistra. Nel 3% invece i centri del linguaggio sono rappresentati nell’emisfero controlaterale, quindi a destra.

Questo rapporto non è altrettanto netto nei soggetti mancini, in cui l’emisfero dominante è l’emisfero di destra; nel 47% i centri del linguaggio si trovano a destra, quindi in emisfero dominante, ma nel rimanente 53% si trovano a sinistra o sono corappresentati, quindi non lateralizzati. Questi ultimi soggetti sono clinicamente più protetti rispetto al rischio di sviluppare un disturbo del linguaggio, condizione detta afasia. L’unico sbaglio che effettuò Wernicke nella sua teoria, non avendo gli strumenti adatti, fu nei riguardi della lettura. Aveva infatti ipotizzato che l’area che da lui prese il nome fosse deputata a decifrare sia il linguaggio parlato sia quello scritto. Con studi moderni di imaging funzionale ci è consentito vedere quali regioni del cervello in quel momento stanno funzionando. Tra queste tecniche troviamo la risonanza funzionale e la tomografia a emissione di positroni (comunemente detta PET). Queste tecniche hanno dimostrato che quando leggiamo le regioni che si attivano per decodificare il linguaggio sono costituite da una regione della corteccia visiva localizzata nel polo del lobo occipitale.

Nell’ambito delle afasie noi distinguiamo:

• Le afasie motorie, o afasie espressive o afasie non fluenti, dovute a lesioni dell’area di Broca; il soggetto non parla ma, se la lesione è limitata a Broca, capisce il linguaggio.
• Le afasie sensoriali, o afasie recettive o afasie fluenti, dovute a lesioni dell’area di Wernicke; il soggetto non comprende il linguaggio ma, se vuole, può parlare. Questo afasico normalmente quando deve esprimere un concetto usa più parole per descrivere un concetto per il quale ne basterebbero la metà, infatti lui stesso non capisce il proprio linguaggio e quindi modifica il linguaggio perché non può correggersi. Per le persone sane il meccanismo di controllo che Wernicke compie su Broca e che fa sì che se noi sbagliamo una parola ce ne rendiamo conto e ci correggiamo subito, è una funzione fondamentale per mantenere il nostro linguaggio sempre corretto. Se questa funzione di controllo manca, Broca comincia a pronunciare parole in modo sbagliato, il suo linguaggio diventa parafasico, ricco di neologismi e parole che esistono solo nel cervello del soggetto che non rendendosi conto degli errori non può correggerli. Quindi la persona affetta da afasie sensoriali usa molte parole per spiegarsi non perché si corregge mentre sbaglia ma perché si rende conto che l’interlocutore non capisce e quindi cerca di rendergli più facile la comprensione.
• Secondo Broca esistono poi soggetti che hanno subito una lesione solo del fascicolo arcuato, che quindi parlano e possono comprendere ma la comprensione e il linguaggio non comunicano. Questa afasia è detta di conduzione. Questo soggetto non può rispondere a domande, perché capisce la domanda ma non riesce ad elaborare una risposta; è quindi un afasico non fluente. Anche in questo caso il linguaggio diventa parafasico perché essendo leso il fascicolo che connette Wernicke a Broca, manca il controllo sull’espressione linguistica pur comprendendo i suoi errori.

Tornando alle informazioni che ci sono state fornite in neuroanatomia, ci rendiamo conto che l’area di Broca, per la sua localizzazione al piede della terza circonvoluzione frontale, si trova molto vicino alla corteccia motrice primaria, o corteccia pre-centrale o pre-rolandica, che è la parte responsabile dell’esecuzione dei nostri movimenti e controlla l’emicorpo controlaterale. In questa zona c’è una rappresentazione somatotopica ordinata dell’emicorpo controlaterale, quindi in questa corteccia possiamo riconoscere le singole regioni corticali che controllano specifiche porzioni dell’emicorpo controlaterale. Questo ha creato il cosiddetto omuncolo motorio, anche se ora parleremo dell’omuncolo sensitivo nella corteccia parietale. Parliamo di omuncoli per indicare il fatto che la rappresentazione corticale non è armonica. In corteccia motoria avremo regioni più estese nel controllo dell’emicorpo controlaterale per quanto riguarda quelle aree che hanno la maggior finezza di movimenti perché hanno bisogno di un maggior numero di neuroni corticali per il controllo dei muscoli che presiedono ai movimenti fini, ad esempio la mano, il volto, le labbra, la lingua. Quindi, l’area di Broca è situata in zona estremamente ravvicinata alla corteccia motrice che controlla il movimento del volto, delle labbra, della lingua, della mano, quindi è vicina a quella regione motoria che dovrà presiedere all’esecuzione dei comandi che Broca gli impartisce per farci parlare. Un soggetto può anche non riuscire a parlare, non perché ha lesa l’area di Broca ma perché ha lesa la corteccia motrice in quella regione che presiede al controllo di quei muscoli che ci consentono la funzione della fonazione e dell’articolazione del linguaggio. In questo caso il soggetto che non parla è affetto da disartria, che indica un disturbo ad articolare un linguaggio; questo soggetto non potrà quindi scrivere.

Abbiamo detto che le strutture del linguaggio sono strutture lateralizzate presenti, nella gran parte dei destrimani e in un’alta percentuale di mancini, nell’emisfero di sinistra. Potremmo chiederci nell’emisfero destro, nelle regioni omologhe a Broca e a Wernicke, quali funzioni sono rappresentate? Quello che si è dimostrato è che le aree omologhe a Broca e Wernicke, nell’emisfero non dominante per il linguaggio, svolgono funzioni paralinguistiche che attengono all'espressione emotiva del nostro linguaggio, ad esempio l’intonazione, espressione mimica, sincinesie emotive. Quindi il lato destro è dominante per la prosodia, rappresentata dalla comunicazione non strettamente verbale del nostro linguaggio. Una lesione di questa area si rifletterà nel soggetto con un linguaggio monotono, senza espressioni facciali e privo di gestualità e intonazione. Definiamo la mancanza di prosodia dovuto alla lesione di questa zona come aprosodia. La comunicazione non verbale è molto importante nella nostra comunicazione, alle volte addirittura più importante della comunicazione verbale. Freud diceva infatti: “a occhi che sanno vedere dice più un battito di ciglia che cento parole”.